(57)【要約】  本発明は、視域（１８）を通過したシート要素（４）上のエンボス構造（３０）の位置を決定する画像取り込みシステム（１０）に関し、画像取り込みシステム（１０）は、視域（１８）においてシート要素（４）の表面の線画像を取り込むように構成されたカメラ（１２）と、視域（１８）に対して異なる傾斜で配置され、各々が視域（１８）を照明するように構成された複数の光源（２０、２１、．．．）を有する照明ユニット（１４）と、視域（１８）にわたる、視域（１８）内のシート要素（４）の表面に関する傾斜関連パラメータを決定するように構成された画像評価ユニット（１６）と、を備える。さらに、本発明は、前述の画像取り込みシステム（１０）を使用することによってシート要素（４）上のエンボス構造（３０）の位置を決定する方法に関し、−光源（２０、２１、．．．）の第１の光源は、視域上へ光を向かわせ、カメラ（１２）は、視域の第１の線画像（Ｉ１）を取り込み、−光源（２０、２１、．．．）の第２の光源は、視域上へ光を向かわせ、カメラ（１２）は、視域の第２の線画像（Ｉ２）を取り込み、−必要であれば、少なくとも光源（２０、２１、．．．）の別の光源は、視域上へ光を向かわせ、カメラ（１２）は、視域（１８）の対応する線画像（Ｉｎ）を取り込み、−画像評価ユニット（１６）は、視域（１８）わたり、視域（１８）内のシート要素（４）の表面に関する傾斜関連パラメータを決定する、ステップが実行される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視域（１８）を通過したシート要素（４）上のエンボス構造（３０）の位置を決定する画像取り込みシステム（１０）であって、
前記視域（１８）において前記シート要素（４）の表面の線画像を取り込むように構成されたカメラ（１２）と、
前記視域（１８）に対して異なる傾斜で配置され、各々が前記視域（１８）を照明するように構成された複数の光源（２０、２１、．．．）を有する照明ユニット（１４）と、
前記視域（１８）にわたる、前記視域（１８）内の前記シート要素（４）の前記表面に関する傾斜関連パラメータを決定するように構成された画像評価ユニット（１６）と、を備える、
ことを特徴とする画像取り込みシステム。
【請求項２】
前記シート要素の前記表面内の複数の場所の各々に関する傾斜関連パラメータを、前記複数の光源の各々に関して前記場所から反射した光の強度値を決定することによって、決定するように構成されている、
請求項１に記載の画像取り込みシステム。
【請求項３】
（ｉ）前記シート要素の領域に対応する傾斜関連パラメータデータのアレイを生成し、
（ｉｉ）前記エンボス構造の特徴部に対応する前記傾斜関連パラメータデータのサブセットを識別し、（ｉｉｉ）前記シート内の前記エンボス構造の前記特徴部の前記位置を前記傾斜関連パラメータデータのサブセットに関連した位置データから決定する、ように構成されている、
請求項２に記載の画像取り込みシステム。
【請求項４】
前記光源（２０、２１、．．．）は、前記光源が生成する光の波長に関して一致している、
請求項１から３のいずれか１項に記載の画像取り込みシステム。
【請求項５】
１つの光源（２０、２１、．．．）によって生成された光の波長は、前記照明ユニット（１４）の何らかの他の光源（２０、２１、．．．）の波長とは異なる、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像取り込みシステム。
【請求項６】
各光源（２０、２１、．．．）は、互いに隣接して配置された複数のＬＥＤで構成される、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像取り込みシステム。
【請求項７】
前記光源（２０、２１、．．．）は、１つの同じ平面内に配置されている、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像取り込みシステム。
【請求項８】
前記照明ユニットは、拡散器を備える、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像取り込みシステム。
【請求項９】
カメラ１２は、ラインカメラである、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像取り込みシステム。
【請求項１０】
カメラ１２は、カラーカメラである、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像取り込みシステム。
【請求項１１】
同期モジュールが、前記光源の作動を前記カメラと同期化させるために使用される、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の画像取り込みシステム。
【請求項１２】
前記同期モジュールは、シート要素（４）の移動に関連付けされている、
請求項１１に記載の画像取り込みシステム。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の画像取り込みシステム（１０）を使用することによってシート要素（４）上のエンボス構造（３０）の位置を決定する方法であって、
−前記光源（２０、２１、．．．）の第１の光源は、前記視域上へ光を向かわせ、前記カメラ（１２）は、前記視域の第１の線画像（Ｉ1）を取り込み、
−前記光源（２０、２１、．．．）の第２の光源は、前記視域上へ光を向かわせ、前記カメラ（１２）は、前記視域の第２の線画像（Ｉ2）を取り込み、
−必要であれば、少なくとも前記光源（２０、２１、．．．）の別の光源は、前記視域上へ光を向かわせ、前記カメラ（１２）は、前記視域（１８）の対応する線画像（Ｉn）を取り込み、
−前記画像評価ユニット（１６）は、前記視域（１８）わたり、前記視域（１８）内の前記シート要素（４）の前記表面に関する傾斜関連パラメータを決定する、ステップが実行される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記シート要素の前記表面内の複数の場所の各々の傾斜関連パラメータは、複数の光源の各々に関して前記場所から反射した光の強度値を決定することによって取得される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
（ｉ）前記シート要素の領域に対応する傾斜関連パラメータデータのアレイを生成し、
（ｉｉ）前記エンボス構造の特徴部に対応する前記傾斜関連パラメータデータのサブセットを識別し、
（ｉｉｉ）前記シート内の前記エンボス構造の前記特徴部の位置を、前記傾斜関連パラメータデータのサブセットに関連した位置データから決定する、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光源（２０、２１、．．．）のそれぞれは、順々に作動される、
請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記光源（２０、２１、．．．）のそれぞれは、同時に作動される、
請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記傾斜関連パラメータは、傾斜である、
請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記傾斜関連パラメータは、ルックアップテーブルを使用して決定される、
請求項１３ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
複数のルックアップテーブルが提供され、適切なルックアップテーブルは、前記シート要素（４）の前記表面のパラメータに応じて選択される、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記シート要素（４）の移動方向（Ａ）に対して異なる角度で配置される２つの異なる視域（１８）が使用される、
請求項１３ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記シート要素（４）の前記表面の表面仕上げ（例えば、色、反射率又は光沢度）は、前記傾斜関連パラメータを決定するときに考慮される、
請求項１３ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート要素加工機の視域を通過するシート要素上のエンボス構造の位置を決定する画像取り込みシステム、及びこのような画像取り込みシステムを使用することによってシート要素上のエンボス構造の位置を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において「シート要素加工機」という用語は、紙、段ボール、又は類似の材料などのシート要素を加工するために使用される何らかの機械、特に、印刷機、コーティング機、ラミネート機、及び、加工機（例えば、裁断機、スタンピング機、折り畳み機、及び／又は糊付け機）を含むことが意図されている。
【０００３】
シート要素上のエンボス構造は、上面がシート要素の平均表面より上方又は下方にあるシート要素の特定の領域である。例としては、箱上の文字などの浮き出たデザイン要素、又は点字の点を挙げることができる。しかしながら、本出願に関するエンボス構造は、これらの例に限定されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの品質検査は、１つの要素の別の要素に対する位置の検査に基づくので、シート要素上のエンボス構造の位置を決定できることがいろいろな理由から望ましい。しかしながら、シート要素加工機を最大１５ｍ／ｓまでの速度で通過しているシート要素上の、例えば点字の点の位置を検出することは、容易ではない。
【０００５】
従って、本出願の目的は、シート要素加工機を通過するシート要素上のエンボス構造の位置を確実に検出することを可能にするシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を解決するため、本発明は、視域を通過するシート要素上のエンボス構造の位置を決定する画像取り込みシステムを提供し、画像取り込みシステムは、視域においてシート要素の表面の線画像を取り込むように構成されたカメラと、視域に対して異なる傾斜で配置され、各々が視域を照明するように構成された複数の光源を有する照明ユニットと、視域にわたる視域内のシート要素の表面に関する傾斜関連パラメータを決定するように構成された画像評価ユニットと、を備える。さらに、本発明は、上記のような画像取り込みシステムを使用することによってシート要素上のエンボス構造の位置を取得する方法に関し、以下のステップが実行され、第１のステップでは、第１の光源は、光を視域上へ向かわせ、カメラは、視域の第１の線画像を取り込む。次に、第２の光源は、光を視域上へ向かわせ、カメラは、視域の第２の線画像を取り込む。必要であれば、光を視域上へ向かわせて対応する線画像を取り込むこのステップは繰り返される。最後に、画像評価ユニットは、視域全体にわたり視域内のシート要素の表面に関する傾斜関連パラメータを決定する。
【０００７】
概略的には、本発明は、シート要素の表面上の対象ラインを異なる位置の光源で照明し、次に、異なる照明条件の下で取り込まれた線画像を評価するという原理に基づく。異なる光源から到来する光は、異なる位置に起因して、シート要素の表面上の１つの同じ地点から異なって反射する。単純な例として、エンボス構造を取り込むことができ、エンボス構造は、切頭円錐形であり、照明ユニットは、３つの光ユニット、すなわち下部ユニット、中央ユニッ、及び上部ユニットを備えると見なされ、中央ユニットは、シート要素の上面が鏡面である場合には中央ユニットから出射された光がカメラに直接当るように配置される。
【０００８】
しかしながら、シート要素の上面は鏡面ではないので、光源から到来する光は、多少拡散して反射する。それでも、中央光源から生じる反射光の強度は、他の光源から生じる反射光の強度よりも高い（光は、主にカメラより上方及び下方の領域に反射する）。画像評価ユニットは、下部光源、中央光源及び上部光源から取り込まれた３つの線画像において、第２の線画像の光の強度が最も高く、シート要素の表面の傾斜はゼロであることを知っている。
【０００９】
ここで、上述の例示的なエンボス構造（切頭円錐形）が視域に移動した場合、下部光源で照明された視域の線画像が最も高い強度を有する一連の取り込み線画像が存在することになる。これは、ゼロと異なる（ここでは正と定義される）特定の値を有する傾斜に関する表示値として画像評価ユニットによって解釈される。
【００１０】
中央部が照明されるように切頭円錐形が視域にさらに移動すると、反射光の最大強度を示すことになるのは、やはり中央光源による照明に対応する線画像である。画像評価ユニットは、表面の傾斜がゼロに戻っていると理解する。
【００１１】
切頭円錐形が視域にさらに移動すると、上部光源で照明された視域の画像が最も高い強度を有する一連の取り込み線画像が存在することになる。これは、ゼロとは異なる値を有する（すなわち負の）傾斜の表示値として画像評価ユニットによって解釈される。
【００１２】
画像評価ユニットは、この一連の取り込み線画像を評価することによって、エンボス構造の位置を決定することができる。明らかに、光源の作動は、カメラと同期する（画像の取り込み時に）。この目的のために、同期モジュールを使用することができる。さらに、光源の作動及び画像の取り込みは、シート要素の移動に関連付けされる。
【００１３】
本発明によるシステム及び方法では、シート要素の表面内の複数の場所の各々の傾斜関連パラメータは、複数の光源の各々に関して当該場所から反射した光の強度値を決定することによって取得する。
【００１４】
具体的には、（ｉ）シート要素の領域に対応する傾斜関連パラメータデータのアレイを生成し、（ｉｉ）エンボス構造の特徴部に対応する傾斜関連パラメータデータのサブセットを識別し、（ｉｉｉ）シート内のエンボス構造の特徴部の位置を、傾斜関連パラメータデータのサブセットに関連した位置データから決定する。
【００１５】
本発明の１つの実施形態により、光源は、光源が生成する光の波長に関して一致している。このことは、異なる光源を順次作動させて各照明条件に関して線画像を取り込むことを必要とし、さもなければ、どの光源がカメラに向かって最大強度の反射をもたらしたかを決定することができない。
【００１６】
代替的な実施形態によれば、各光源によって生成された光の波長は、照明ユニットの何らかの他の光源の波長とは異なる。これによって、カメラが、各々が光源に使用される各波長に設定される複数の波長チャネルを有するという条件下で、異なる光源を同時に作動させることができる。カメラはいわゆるハイバースペクトルカメラであり、カメラが、測定した強度を特定の波長と関連付けできることを意味する。
【００１７】
好ましくは、各光源は、互いに隣接して配置された複数のＬＥＤから構成される。この種の光源は、（最大約２０ｋＨｚまでの）所望の周波数でオンオフすることができ、さらに熱損失がほとんどない。
【００１８】
全ての光源は、視域に中心が置かれた円弧上に配置することが可能である。従って、全ての光源は、視域上へ向けられた光の強度が全ての光源に関して同じであることを保証するために、視域から同じ距離を有する。しかしながら、１つの同じ平面に光源を配置することが好ましく、これによって、光源を照明ユニットに結合するのに必要な労力を大幅に低減できる。必要であれば、各光源によって視域上へ向けられた光の強度は、ＬＥＤを作動させる制御装置によって適切に調整することができる。
【００１９】
視域から見た場合に複数のＬＥＤによって生成された光がほぼ同じ放射輝度を有することを保証するために、照明ユニットに拡散器を関連付けることが好ましい。
【００２０】
基本的に視域は対象ラインであるので、好ましくは、カメラはラインカメラである。これによって、画像評価ユニットによって処理されるデータ量は適度になる。しかしながら、エリアカメラ（２Ｄカメラ）を使用することも可能である。
【００２１】
カメラが好ましくはラインカメラであることに鑑みて、本明細書において用語「線画像」は、カメラによって取り込まれる画像を参照する場合に使用される。しかしながら、カメラがエリアカメラである場合、カメラによって取り込まれる線画像は、単一のラインだけでなく複数のラインからなる。
【００２２】
傾斜関連パラメータは、特定の地点でのシート要素の表面の傾斜を示す値とすることができる。傾斜関連パラメータの他の例は、どの光源が最も高い光強度をもたらしたかの表示値、光強度が所定の閾値を上回った又は下回ったかの表示値、又は光強度のグレイスケール値の表示値である。
【００２３】
傾斜関連パラメータを決定する場合、画像評価ユニットは、好ましくは、取り込まれた線画像から抽出したデータをルックアップテーブルに記憶されたデータと比較するが、ルックアップテーブルには、経験的に取得されたデータが記憶されており、これによって、特定の照明プロファイルと、様々なエンボス構造の傾斜及び／又は輪郭との関係が示される。
【００２４】
本発明は、添付図面に示されている好ましい実施形態を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による画像取り込みシステムが実行されるシート要素加工機の品質管理ステーションの概略的な側面図である。
【図２】図１の画像取り込みシステムの概略的な上面図である。
【図３】本発明による簡略化された画像取り込みシステムの光学構成要素を概略的に示す。
【図４】図３の画像取り込みシステムのカメラの視域を通過しているエンボス構造及び画像取り込みシステムによって決定された傾斜関連パラメータを概略的に示す。
【図５】より詳細な実施形態における本発明による画像取り込みシステムの光学構成要素を概略的に示す。
【図６】画像評価ユニットによって行われる取り込まれた部分画像の評価を概略的に示す。
【図７】本発明による画像取り込みシステム及び画像取り込み方法で識別されたエンボス構造の非常に概略的な視覚化を示す。
【図８】カメラによって取り込まれた画像の異なる線画像を概略的に示す。
【図９】異なる照明条件下で取り込まれた線画像に基づいて再構築画像がどのように生成されるかを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１では、コンベヤテーブル３が示されているシート要素加工機に用いられる品質管理ステーション２が概略的に示されている。シート要素加工機は、矢印Ａの方向に移送されるシート要素４を加工することができる。シート要素４は、紙、段ボール、プラスチック箔、又は類似の材料のシートとすること、又は長いウェブとすることができる。シート要素加工機は、印刷機、スタンピング、ラミネート機、折り畳機、糊付け機などを含むことができる。
【００２７】
品質管理ステーション２では、品質管理ステーション２を通過するシート要素４上のエンボス構造の位置を決定する画像取り込みシステム１０が実装される。
【００２８】
画像取り込みシステム１０は、カメラ１２、照明ユニット１４、及び画像評価ユニット１６を備える。
【００２９】
カメラ１２は、本明細書では、シート要素４の表面上の視域１８（該当ライン）の線画像を取り込むようになっているラインカメラである。視域１８は、シート加工機の幅方向を横切る方向Ａに対して横方向に延びる細長い領域である。カメラ１２の解像度は、シート要素４の表面上の０．０５〜０．３ｍｍ程度の要素を解像することができるようなものであり、好ましくは０．１ｍｍである。
【００３０】
照明ユニット１４は方向Ａに対して横方向に延びる複数の光源２０、２１、２２を備える（図３参照）。光源２０、２１、２２の各々は、それぞれの光源２０、２１、２２の長さに沿って互いに隣接して配置された複数のＬＥＤを備える。光源によって生成された光の強度が長さに沿って（ほとんど）一定であることを保証するために、拡散器（図示せず）が、各光源に個別に又は照明ユニット１４に関連付けされている。
【００３１】
図３に示す簡素化された実施形態では、３つの光源２０、２１、２２は、対象ライン（カメラ１２の視域１８）上に中心を置く円周上に配置されている（対象ラインに垂直な平面の断面において）。従って、３つの光源２０、２１、２２の全ては、視域１８から同じ距離を有する。
【００３２】
カメラ１２及び対象ライン１８に対する光源２０、２１、２２の位置及び構成を図３に示す正中面Ｍを用いて説明する。正中面Ｍは、対象ライン１８を含みかつ対象ライン１８においてシート要素４の平均表面に垂直に延びる。
【００３３】
図３の断面では、３つの光源は、参照を容易にするために下部光源２０、中央光源２１、及び上部光源２２と呼ぶことができる。中央光源２１は、正中面Ｍに対して角度αで配置され、αは、カメラ１２が正中面Ｍに対して配置されるのと同じ角度である。中央光源２１及びカメラ１２は、正中面Ｍの両側に配置されている。従って、光源２１によって生成された光が鏡面反射としてシート要素４の表面から反射されると想定すると、この光は、直接カメラ１２に入る。
【００３４】
光源２０及び２２は、角度αとは異なる角度で正中面Ｍに対して配置されるので、これらの光源のいずれかによって生成されて鏡面反射としてのシート要素４の表面から反射した光は、カメラ１２によって検出することはできない。
【００３５】
実際には、シート要素４の表面からの反射は、（純粋に）鏡面反射でなく、多少拡散することになる。それでも、光源２０、２１、２２から生じる反射光の強度は異なることになる。詳細には、光源２１から生じる光の強度は、光源２０、２２から生じる光の強度よりも高いことになる。
【００３６】
図４を用いて、画像評価の一般原則を以下に説明する。
【００３７】
この実施形態に関して、多波長光源が使用される。
【００３８】
図４の上半分には、本明細書では切頭円錐形状のエンボス構造３０が示されている。本明細書では、エンボス構造３０の幅は４つの画素（対象ライン１８に沿って測定した）と想定され、エンボス構造の長さは、カメラ１２によって取り込みされた４つの線画像に対応する（方向Ａに沿って測定した）と想定される。換言すると、エンボス構造の長さは、４つの線画像が取り込まれる期間中にシート要素４が移動した距離に対応する。
【００３９】
各線画像に関して、光源２０、２１、２２の全てが作動しており、カメラ１２は、反射光の線画像を取り込む。本明細書では、カメラ１２は、どの強度がどの光源２０、２１、２２から生じるかが分かるようなものと想定される。これは、それぞれの光源２０、２１、２２に異なる波長を使用しかつカラーカメラ１２を使用することによって達成することができる。従って、この実施形態は、ハイバースペクトルカメラを使用する。
【００４０】
異なる波長を使用する実施形態は、ある程度有意な結果をもたらすが、実際には欠点がある。シート要素が色付き表面を有する場合、これは反射光の強度に影響を与える。それでも、中間色（白色のみ又は灰色のみで）のシート要素に限定すると、この簡素化された実施形態はうまく機能し、本明細書において、本発明のシステム及び本発明の方法が基本とする基本原理を説明するために利用される。
【００４１】
第１の線画像（Ｉ1と呼ぶ）では、エンボス構造３０は、対象ラインの上流側にある。従って、シート要素４の表面は、平らである。光源２１がカメラ１２に対して鏡面対称に配置されていることに鑑みると、光源２１から生じる光の強度は、光源２０、２２から生じる光の強度よりも高い。
【００４２】
画像評価ユニット１６は、ルックアップテーブルを用いて、これを「傾斜なし」と解釈する。この傾斜関連パラメータは、横列Ｒ1の空の画素として図４の下半分に示されている。
【００４３】
第２の線画像Ｉ2は、「前方」傾斜面が対象ライン１８にある点にエンボス構造３０が移動したときに取り込まれる。照明されると、最も高い強度を有するのは、光源２１から生じる反射光ではなく光源２０から生じる光である（カメラに向かって光を反射する表面はこの時点では変わっているので）。
【００４４】
画像評価ユニット１６は、ルックアップテーブルを再び参照して、反射光の最大強度は、「上向きに傾斜した」表面として、光源２０に関連しているということを解釈する。この傾斜関連パラメータは、横列Ｒ2の黒色画素として図４の下半分に示されている。
【００４５】
第３の線画像Ｉ3は、対象ライン１８にある点にエンボス構造３０の頂面が移動したときに取り込まれる。照明されると、エンボス構造３０の中央部においてカメラ１２での反射光の最も高い強度をもたらすのは中央光源２１であり、エンボス構造３０の側方部分で反射光の最も高い強度をもたらすのは下部光源２０である。
【００４６】
画像評価ユニット１６は、再びルックアップテーブルを参照して、この強度分布を傾斜関連パラメータに、すなわち２つの中央部画素については「傾斜なし」、中央部画素の両側の２つの画素については「上向き傾斜」）に変換する。
【００４７】
第４の線画像Ｉ4は、エンボス構造３０が別の増分で変化したときに取り込まれる。照明されると、エンボス構造３０の中央部においてカメラ１２での反射光の最も高い強度をもたらすのは同様に中央光源２１であるが、エンボス構造３０の側方部分で反射光の最も高い強度をもたらすのは、今度はより高い光源２２である。
【００４８】
画像評価ユニット１６は、再びルックアップテーブルを参照して、この強度分布を傾斜関連パラメータに、すなわち２つの中央部画素については「傾斜なし」、中央部画素の両側の２つの画素については「下向き傾斜」）に変換する。傾斜関連パラメータ「下向き傾斜」は、十字を引いた画素として示されている。
【００４９】
第５の線画像Ｉ5は、エンボス構造３０が別の増分で変化したときに取り込まれる。照明されると、第５の線画像Ｉ5は、側方の画素で中央光源２１から最も高い強度がもたらされ、「傾斜なし」と解釈され、中央画素で上部光源２２から最も高い強度がもたらされ、「下向き傾斜」と解釈される。
【００５０】
第６の線画像Ｉ6は、エンボス構造３０が別の増分で移動したときに取り込まれる。ここではエンボス構造が対象ライン１８を完全に通過しているので、カメラ１２に向かって最も高い強度の反射光をもたらすのは再度中央光源２１である。従って、画像評価ユニットは、横列Ｒ６では「傾斜なし」と理解する。
【００５１】
従って、画像評価ユニット１６は、傾斜関連パラメータから、どこにエンボス構造３０が存在するか（エンボス構造３０がどこでシート要素４の表面より上方に隆起し始めるかを決定することによって）、長さ及び幅はどれくらいかなどを導き出すことができる。図３の簡素化された実施例よりも高い解像度でもって、画像認識によって形状を決定すること及び異なるエンボス構造のうちの１つを識別することが可能である。関連する場合、画像評価ユニット１４は、傾斜の大きさ及び傾斜が広がる長さに基づいて、エンボス構造の高さを決定することもできる。エンボス構造の高さを決定できるように、システムは、特にエンボス構造が通過した後のゼロ高さを見出すことに関して事前に較正する必要があり、ルックアップテーブルが調整される。
【００５２】
「傾斜なし」、「上向き傾斜」及び「下向き傾斜」である傾斜関連パラメータの代替案として、取り込まれた線画像の横列画素を、反射光の最も高い強度をもたらす光源の番号を直接コード化することができる。取り込まれた線画像を視覚化する必要がある場合、異なる傾斜を視覚化するために異なる色を使用することができる。
【００５３】
実際には、システムは、シート要素４が移動する最大１５ｍ／ｓの速度で作動する。カメラ１２は、１０，０００〜４０，０００線画像／秒の速度で線画像を取り込むが、より高い速度を用いることもできる。
【００５４】
図５は、画像取り込みシステムのより詳細な実施形態を示す。
【００５５】
一般的に言えば、シート要素４の表面上の複数の場所に関して傾斜関連パラメータのアレイが取得される。このパラメータアレイに基づいて、エンボス構造の特徴部に対応するデータのサブセットが生成されることになる。その後、エンボス構造の特徴部の位置が決定されることになる。
【００５６】
図３の実施形態との相違点は、照明ユニット１４が、３個より多くの光源、すなわち７個の光源２０、２１、．．．２６を備える点である。これによって、より細かいステップで異なる傾斜を区別することが可能であり、マルチルックアップテーブルを用いる手法を適用することが可能である。このようなマルチＬＵＴ手法の使用は後述する。
【００５７】
図３の実施形態との他の相違点は、全く同じ光を生成するので、各光源２０、２１、．．．２６の間を波長によって区別できない点である。各線画像に関して、光源の１つだけが作動している場合に第１の部分画像が取り込まれ、次に、光源の異なる１つだけが作動している場合に第２の部分画像が取り込まれる。
【００５８】
本明細書で得られる主たる利点は、エンボス構造の識別がシート要素４の表面の色に無関係であることである。好ましくは、ＬＥＤは、カメラに関して白色である。
【００５９】
光源を作動させるためのより複雑な戦略を用いることができる。状況に応じて、一部の光源は、ペアで同時に作動させることができ、又は、この特定の部分画像が傾斜関連パラメータの決定に必要でないことが画像評価ユニットに明らかである場合には特定の光源の作動を「スキップ」することができる（これは、対応する部分画像が取り込まれないことも意味する）。
【００６０】
カメラ１２は、本明細書ではラインカメラである。
【００６１】
画像評価ユニット１４は、各部分画像を評価する。この評価の間に、シート要素及び識別されるエンボス構造が個々の部分画像の間で若干移動されたことを考慮して補正することができる。この補正は、詳細には画像を同じ位置に対して再サンプリングすることによって行うことができる。
【００６２】
図６を参照して、画像評価ユニット１４が取り込まれた部分画像をどのように加工するかの一例を説明する。図６では、線画像からの特定の対象画素に関して、測定した７つの強度は（縦座標Ｉｎｔ）、横座標上に示される７つの異なる光源番号１〜７に対して示されている。グラフは、特定の対象画素の強度プロファイルである。グラフは、対象ライン１８が光源２０、２１、．．．２６のうちの１つで照明される際に取り込まれた７つの部分画像の各々において測定された強度で構成される。
【００６３】
画像評価ユニット１４は、各対象画素について、どの光源で反射光の最も高い強度がもたらされたかを評価する。画像評価ユニット１４は、この対象画素に関する異なる強度測定値に最も良く当てはまる数学的曲線Ｃを適合させる。強度測定回数は、直接、連続して取得した部分画像の数である。図６では、取得された部分画像が７つある。この近似曲線の最大値は、この画素位置でのシートの傾斜と関連した横座標にある。図６では、ここでの最大強度は、図５において光源２３と２４との間に配置される光源に対応することになる「光源３．５」で達成されることが分かる（理論的に）。ルックアップテーブルを用いて、画像評価ユニット１４は、この対象画素においてどの傾斜が存在するかを確認することができる。構成に基づいて、システムは、対象ラインに対して垂直な平面Ｐでの傾斜部分のみを、換言すると、シート要素４の表面の局所法線ベクトルの平面Ｐ上への直交射影のみを測定する。例えば、傾斜関連出力パラメータは、平面Ｐ上に投影された正中面Ｍに対する角度単位の傾斜とすることができる。
【００６４】
図６の曲線によって、１つの画素の傾斜関連パラメータを定義することができる。対象ラインに沿った各画素に対して同じ評価を行うことができ、これはシート要素の表面上に存在するエンボス構造に関する完全な情報セットに到達するために、シート要素４が僅かに移動した後に繰り返される。
【００６５】
従って、シート要素４の表面全体又は対象部分の傾斜関連パラメータデータアレイが取得される。
【００６６】
対象ライン（ｘ方向）の全て及び対象ライン（ｙ方向）に沿って傾斜関連パラメータが識別されると、傾斜関連パラメータは視覚化することができる。図７は一例を示し、同じ傾斜を有する領域の全ては結合される（本明細書では、０°で傾斜すると見なされるシート要素４に対して、ゼロ傾斜、１０°の傾斜、２０°の傾斜、−１０°の傾斜、及び−２０°の傾斜の増分で）。結果的に得られた視覚化は、地形図上の等高線に類似する。
【００６７】
視覚化における３時位置及び９時位置での「隙間」は、エンボス加工された特徴部のこの部分が平面Ｐにほぼ垂直な局所法線ベクトルを有することに起因し、その結果、この領域には（ほとんど）勾配信号がなく、勾配は、適切に測定できない。前述のように、測定された勾配は、平面Ｐ上への局所法線ベクトルの投影に基づく。ベクトルが平面Ｐの方を向く場合、妥当な測定結果を取得することができない。
【００６８】
シート要素４上の任意のエンボス構造の位置は、エンボス加工部を覆う何らかの装飾効果（例えば、印刷、箔、ホログラム又はニスなど）と無関係に検出することができることに留意することが重要である。これは、本方法が、絶対反射率の測定に依存するのではなく、傾斜の変化に起因する表面の反射率プロファイル変化に依存するからである。
【００６９】
しかしながら、検査したシート要素４の表面の光沢度によって、結果的に強度プロファイルの変化が生じる。箔は、鮮明なプロファイルを有することになるが、拡散基材は、より平坦な照明プロファイルを有すことになる（「平坦な強度プロファイル」は、本明細書では、各光角度の強度がより類似することを意味する）。さらに、物理的な実傾斜角と形状強度の最大値の位置との関係は、反射率タイプを関数として変わる。好まし実施形態において、反射率タイプ（艶消し又は光沢あり）に無関係な傾斜関連パラメータを取得するために、計算は３つのステップに分かれる、
１：強度プロファイルを分析して、最大値の位置Ｘmaxがどこに位置するのか決定する（図６）。
２：強度プロファイルを分析して、反射率タイプ（艶消し、光沢あり、又は混合）の関数として、どのルックアップテーブルを適用するかを決定する。
３：決定したルックアップテーブルをＸmax上に適用して傾斜関連パラメータを出力する。
【００７０】
このルックアップテーブル（マルチＬＵＴ）セットは、較正によって構築される。一例として、５又は１０のルックアップテーブルは、艶消しから光沢ありまでの５又は１０の反射率タイプに対応して構築される。次に、ルックアップテーブルによって、プロファイルが勾配値にリンクされる。使用される正しいルックアップテーブルＬＵＴの識別に使用されるパラメータは、プロフィルの鮮明度（幅）である。
【００７１】
複数のルックアップテーブルを使用する代わりに、適切な式又は数学計算を用いて同じ結果を得ることができる。
【００７２】
所望であれば又は必要であれば、互いに対して傾斜した視域の方向で配置される２つの画像取り込みシステムを使用することができる。一例として、前述のタイプの別の画像取り込みシステムを使用することができ、視域１８の向きは、第１の画像取得システムの視域の向きとは異なっている。
【００７３】
シート要素の進行方向Ａに対して＋４５°の角度で配置された第１の画像取り込みシステムの視域１８、及び進行方向Ａに対して−４５°の角度で配置された第２の画像取り込みシステムの視域１８を有することも可能である。
【００７４】
同じ結果（異なって配向された視域）は、シート要素を２つの後続の検査の間に回転させることによって得ることができる。
【００７５】
表面検査システム１０は、他の照明ユニットを有するより複雑な検査ユニットの一部とすることができる。詳細には、光源１２、１４は、シート要素上のしわ及びエンボス構造の検出に使用されるより複雑な照明ユニットの一部とすることができる。
【００７６】
前記の図に基づいて、１つの光源のみでシート要素を照明することによって線画像を得ると説明した。実際には、シート要素は、シート要素の表面を異なる点において検査するために異なる光源によって照明される。一例は明視野照明及び暗視野照明の組み合わせである。各照明条件の下で取り込まれたインターレース線画像は、実際には、再構築ＢＦＩ画像（明視野照明の下で取り込まれた線画像で構成された再構築画像）及び再構築ＤＦＩ画像（暗視野照明の下で取り込まれた線画像で構成される再構築画像）の再構築に使用され、これらの画像は、画像評価ユニットによって分析されることになる。
【００７７】
図８は、カメラによって取り込まれたインターレース線画像ＩBFI（実線（ｎｏｒｍａｌ  ｌｉｎｅ）で示す）及びＩDFI（点線で示す）を概略的に示す。本明細書では、各照射条件の線画像の１０個のみが示されている。実際には、各シート要素４に関して数千の線画像ＩBFI、ＩDFIが取り込まれる。１つのシート要素４に関して４，０００の線画像ＩBFI及び４，０００の線画像ＩDFIが取り込まれ、カメラ１２は、毎秒８０，０００の線画像を取り込むことができると想定すると、毎秒１０枚のシート要素４を処理することができる。
【００７８】
図９は、再構築ＢＦＩ画像４０がどのように線画像ＩBFIから再構築されるか、及び再構築ＤＦＩ画像５０がどのように線画像ＩDFIから再構築されるかを概略的に示す。
【００７９】
結果として、傾斜関連パラメータデータのサブセットが取得される。
【００８０】
本明細書で説明されかつ図８に示される３以上の照明条件下（ＢＦＩ及びＤＦＩ）でカメラ１２が線画像を取り込む場合、カメラ１２によって取り込まれたデータは、３又は４以上のタイプのインターレース線画像から構成され、３又は４以上の再構築画像（各照明条件について１つ）が再構築されることになる。
【００８１】
画像評価ユニット１６は、対象要素を検出するために再構築画像４０、５０を（完全に又は対象の部分において）処理する。本明細書では、再構築画像４０、５０は、エンボス加工表面の部分を識別するために比較される。詳細には、対象の特徴部（例えば、特定のコーナー部）の位置は、傾斜関連パラメータデータのサブセットに基づいて決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−９】
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【国際調査報告】
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